điều khiển góc quay động cơ bước

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN TỬ 1.1 Vi điều khiển Thông thường có họ vi điều khiển bit 6811 Motorola, 8051 Intel, z8 Xilog Pic 16 Microchip Technology Mỗi loại có tập lệnh ghi riêng nhất, nên chúng thường không tương thích lẫn Ngoài có vi điều khiển 16 bit 32 bit sản xuất hãng khác Với tất vi điều khiển khác tiêu chuẩn để lựa chọn là: a) Đáp ứng nhu cầu tính toán toán cách hiệu quả, đầy đủ chức cần thiết thấp mặt giá thành Trong phân tích nhu cầu dự án dựa vi điều khiển phải biết vi điều khiển bit, 16 bit hay 32 bit đáp ứng tốt nhu cầu toán cách hiệu Những tiêu chuẩn là: - Tốc độ: tốc độ lớn mà vi điều khiển hỗ trợ - Kiểu đóng vỏ: Đóng vỏ kiểu DIP 40 chân hay QFP Đây yêu cầu quan trọng xét không gian, kiểu lắp ráp tạo mẫu thử cho sản phẩm cuối - Công suất tiêu thụ: Điều đặc biệt khắt khe sản phẩm dùng pin, ắc quy - Dung lượng nhớ Rom Ram chip - Số chân vào định thời chip - Khả dễ dàng nâng cấp cho hiệu suất cao giảm công suất tiêu thụ - Giá thành cho đơn vị: Điều quan trọng định giá thành sản phẩm mà vi điều khiển sử dụng b) Có sẵn công cụ phát triển phần mềm trình biên dịch, trình hợp ngữ gỡ rối c) Nguồn vi điều khiển sẵn có nhiều tin cậy Khả sẵn sàng đáp ứng số lượng tương lai Hiện vi điều khiển bit họ 8501 có số lượng lớn nhà cung cấp đa dạng Intel, Atmel,Philip… Nhưng mặt tính công SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO xem PIC vượt trội nhiều so với 89 với nhiều module tích hợp sẵn ADC 10 BIT, PWM 10 BIT, PROM 256 BYTE, COMPARATER, VERF COMPARATER, đặc điểm tất vi điều khiển PIC sử dụng có chuẩn PI tức chuẩn công nghiệp thay chuẩn PC (chuẩn dân dụng) Ngoài PIC nhiều nhà sản xuất phần mềm tạo ngôn ngữ hỗ trợ cho việc lập trình ngôn ngữ Asembly ra, sử dụng ngôn ngữ phổ biến ngôn ngữ C phần mềm CCS C, HTPIC hay sử dụng Basic có MirkoBasic… nhiều chương trình khác để hỗ trợ cho việc lập trình bên cạnh ngôn ngữ kinh điển asmbler Nên đề tài em lựa chọn sử dụng vi điều khiển PIC làm điều khiển chính, cụ thể PIC16F877A SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO 1.1.1 Sơ đồ khối bảng mô tả chức chân PIC16F877A Hình 1.1 PIC 16F877A SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO Hình Sơ đồ khối PIC16F877A SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO Bảng mô tả chức chân PIC16F877A Pin Name DIP Pin# PLCC Pin# QFT Pin# I/O/ P Type Buffer Type Description 13 14 30 ST/CMOS( 4) Đầu vào xung dao động thạch anh/ngõ vào xung clock ngoại 18 O - Đầu xung dao động thạch anh Nối với thạch anh hay cộng hưởng chế độ dao động thạch anh.Trong chế độ RC, ngõ nhân OSC2 18 I/P ST Ngõ vào Master Clear(Reset) ngõ vào điện lập trình Chân cho phép tín hiệu Reset thiết bị tác động mức thấp OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT MCLR’/Vpp SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO 19 I/O TTL PORTA port vào hai chiều RA0cos thể làm ngõ vào tương tự thứ 20 I/O TTL RA1 làm ngõ vào tương tự thứ RA0/AN0 RA1/AN1 TTL RA2 làm ngõ vào tương tự điện áp chuẩn tương tự âm TTL RA3 làm ngõ vào tương tự điện áp chuẩn tương tự dương ST RA4 làm ngõ vào xung clock cho định thời Timer0 RA2/AN2/VREF4 RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI RA5/SS/AN4 7 21 22 23 24 SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM I/O I/O I/O I/O TTL MSSV: 41203122 RA5 làm ngõ vào tương tự thứ Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM 33 34 35 36 37 38 36 10 39 I/O I/O I/O 11 TTL/ST(1) TTL TTL I/O TTL RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 19 20 21 22 27 28 29 30 21 22 23 24 30 31 32 33 38 39 40 41 I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O RE0/RD*/A N5 25 I/O SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM ST/T TL(3) ST/T TL(3) ST/T TL(3) ST/T TL(3) ST/T TL(3) ST/T TL(3) ST/T TL(3) ST/T TL(3) ST/T TL(3) MSSV: 41203122 PORTB port chiều RB0 làm chân ngắt RB3 làm ngõ vào điện lập trình mức thấp PORTD port vào hai chiều parallel slave port giao tiếp với bus vi xử lý PORTE port vào hai chiều RE0 điều khiển Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO RE1/WR*/A N6 10 26 I/O ST/T TL(3) RE2/CS*/AN 10 11 27 I/O ST/T TL(3) Vss 12 31 11 32 13 34 12 35 28 29 P VDD SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM P MSSV: 41203122 việc đọc parrallel slave port ngõ vào tương tự thứ RE1 điều khiển việc ghi parallel slave port ngõ vào tương tự thứ RE2 điều khiển việc chọn parallel slave port ngõ vào tương tự Cung cấp nguồn dương cho mức logic, chân I/O Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO NC 17 40 12 13 33 Những chân không nối bên để trống Ghi chú: I= input; O=output; I/O= input/output; P= power -= Not used ; TTL = TTL input; ST = SchmittTrigger input Là vùng đệm có ngõ vào trigger Schimitt cấu ngắt Là vùng đệm có ngõ vào Trigger Schimitt sử dụng chế độ Serial Programming Là vùng đệm có ngõ vào Trigger Schimitt cấu ngõ vào mục đích chung ngõ vào TTL sử dụng chế độ Paralell Slave Port (cho phép việc giao tiếp với bus vi xử lý) Là vùng đệm có ngõ vào Trigger Schmitt cấu hình chế độ dao động RC ngõ vào CMOS khác 1.1.2 Tổ chức nhớ Có khối nhớ vi điều khiển họ PIC16F87X, nhớ chương trình nhớ liệu, với bus riêng biệt để truy cập đồng thời SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | 10 KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GÓC QUAY ĐỘNG CƠ BƯỚC 2.1 Sơ đồ khối Với yêu cầu đề tài thiết kế hệ thống điều góc quay động bước cách sử dụng chip vi điều khiển pic 16F877A để điều khiển góc quay động ta có lưu đồ sau: Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển động bước 2.2 Thiết kế khối 2.2.1 Bộ xử lý Bộ xử lý làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ bên góc quay, hiển thị thông số Led đoạn, điều khiển động chạy theo thông số nhập vào Như phân tích chương 1, em sử dụng vi điều khiển pic SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | 42 KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO 16F877A Đây vi điều khiển có 40 chân, cổng vào port A(RA0-RA5), Port B(RB0-RB7), Port C(RC0-RC7), Port D(RD0-RD7), Port E (RE0-RE2) Nó có 8K Flash ROM 368 byte RAM Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của PIC16F877A mạch 2.2.2 Khối hiển thị Led đoạn ngõ tích cực mức thấp SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | 43 KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO Bảng giá trị tín hiệu anode chung Hình 2.3 led đoạn 2.2.3 Các khối khác SINH VIÊN THỰC HIỆN: CAO VĂN NAM MSSV: 41203122 Page | 44 KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG GVHD: Ths NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO 1) Điều khiển ngoài: Để nhập thông số góc quay, chiều quay, reset, em dùng nút nhấn hình 2.5 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý phím nhấn 2) Bộ ổn định dòng: ULN 2003 nhằm hỗ trợ cho động bước, giữ cho dòng cấp vào